Виртуальная лаборатория общей физики: «Поступательное и вращательное движение»

Программный комплекс включает 10 виртуальных лабораторных работ из курса общей физики для студентов высших и средних учебных заведений:

  1. Равноускоренное движение;
  2. Движение с равномерным ускорением;
  3. Законы соударения;
  4. Свободное падение;
  5. Тело брошенное под углом к горизонту;
  6. Изучение свойств гироскопа;
  7. Вращательное движение с равномерным ускорением;
  8. Момент инерции горизонтального стержня;
  9. Момент инерции различных тел;
  10. Маятник Максвелла.

Виртуальный лабораторный практикум реализован в виде комплекса кроссплатформенных графических приложений, поставляемых под различные операционные системы: Microsoft Windows, Linux, MacOS, iOS, Android, а также в виде веб-приложений на основе технологии HTML5, обеспечивающих возможность дистанционного выполнения лабораторных работ в веб-браузере. Графическая составляющая программного обеспечения использует программный интерфейс и компонентную базу OpenGL 2.0.


МИНИМАЛЬНЫЕ СИСТЕМНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ:

  • Версия ОС (только для Windows-версии): Windows 7 или выше;
  • Процессор: Intel Celeron / Athlon Sempron или выше (CPU частота: 1.8 ГГц);
  • Память: 2 ГБ RAM;
  • Графика: OpenGL 2.0 совместимая видеокарта (512 МБ VRAM);
  • DirectX (только для Windows-версии): версия 9.0.c;
  • Дисковое пространство: 300 МБ.

1. Равноускоренное движение

Цели лабораторной работы: изучение равноускоренного движения тела в зависимости от ускоряющей и ускоряемой масс.


2. Движение с равномерным ускорением

Цели лабораторной работы: измерение пройденного расстояния в зависимости от времени; определение скорости тела в любой момент времени; определение ускорения тела в любой заданной точке в зависимости от времени; определение среднего ускорения по экспериментальным данным.


3. Законы соударения

Цели лабораторной работы: исследование упругих и неупругих столкновений двух скользящих тел на воздушной подушке; демонстрация сохранения импульса при упругих и неупругих столкновениях; наблюдение отдельных импульсов при упругих столкновениях; исследование распределения энергии при упругих и неупругих столкновениях.


4. Свободное падение

Цели лабораторной работы: измерение времени, за которое шарик упадет на расстояние между спусковым механизмом и мишенью внизу; построение диаграммы расстояние/время для равноускоренного движения; демонстрация того, что пройденное расстояние пропорционально квадрату времени; определение ускорения свободного падения.


5. Тело брошенное под углом к горизонту

Цели лабораторной работы: измерение ширины траектории полета шарика в зависимости от угла броска и начальной скорости; расчет начальной скорости по максимальной ширине траектории; построение по точкам параболической траектории в зависимости от угла запуска.


6. Изучение свойств гироскопа

Цели лабораторной работы: демонстрация того, что период вращения диска обратно пропорционален периоду прецессии гироскопа; определение момента инерции диска; демонстрация того, что период вращения диска прямо пропорционален периоду нутации.


7. Вращательное движение с равномерным ускорением

Цели лабораторной работы: построение зависимости угла поворота от времени для равноускоренного вращательного движения; подтверждение пропорциональности между углом поворота и квадратом времени; определение углового ускорения как функции крутящего момента; определение углового ускорения как функции момента инерции; подтверждение уравнения движения Ньютона.


8. Момент инерции горизонтального стержня

Цели лабораторной работы: определение крутильного коэффициента пружины; определение момента инерции вращающейся системы в зависимости от расстояния от дополнительных грузов до оси вращения; определение момента инерции вращающейся системы в зависимости от массы дополнительного груза.


9. Момент инерции различных тел

Цели лабораторной работы: определение коэффициента скручивания пружины; определение момента инерции штанги без дополнительных грузов; определение момента инерции штанги как функции расстояния от дополнительного груза до оси; проверка теоремы Гюйгенса-Штейнера; определение момента инерции круглого деревянного диска, деревянного шара, сплошного и полого цилиндра.


10. Маятник Максвелла

Цели лабораторной работы: построение графиков расстояние/время и скорость/время для начального движения колеса вниз; определение линейного ускорения и момента инерции колеса; определение кинетической и потенциальной энергии при движении вверх и вниз; подтверждение закона сохранения энергии с учетом потерь на трение.